НАРКОТИКИ.РУ | Детектор скрытых взрывчатых веществ и наркотиков
Детектор скрытых взрывчатых веществ и наркотиков А.И.Карев, В.Г.Раевский Физический институт им.П.Н.ЛебедеваРАН Ю.А.Коняев, А.С.Румянцев ОАО НПО Алмаз им. Академика А.А.Расплетина Е.М.Ватрухин, В.И.Колесниченко Московский НИИ приборной автоматики
В настоящее время организациями, представленными авторами настоящего доклада, проводится разработка детектора скрытых взрывчатых веществ (СВВ) и природных наркотиков (ПН) на основе фотоядерного метода. Впервые использование фотоядерного метода для целей обнаружения СВВ и ПН было предложено лауреатом Нобелевской премии Луисом Альваресом (L.Alvarez) в 1985 году. В дальнейшем этот метод был экспериментально проверен В.П.Трауэром (TrowerW.P.) [ ] и развит в Физическом институте им.П.Н.Лебедева РАН (ФИАН) [ , ]. Суть метода состоит в обнаружении в обследуемом объеме повышенной концентрации азота и углерода химических элементов, составляющих основу всех современных боевых ВВ и ПН. Для этого используются регистрация продуктов распада короткоживущих изотопов 12 B (бор-12) и 12 N (азот-12) с периодами полураспада 20,2 и 11,0 мс, соответственно. Эти изотопы рождаются в результате фотоядерных реакций 14 N( g ,nn) 12 N, 14 N( g ,pp) 12 B, 13 C( g ,p) 12 B на азоте ( 14 N) и углероде ( 13 C) (примесь изотопа 13 C в природном углероде 1,107%) при их облучении гамма-квантами с энергией, большей порогового значения E g : для 14 N 24 и 31 МэВ и для 13 C 17 МэВ. Изотопы 12 B и 12 N являются b -активными, и в процессе распада испускают электроны и позитроны с максимальной энергией порядка 13МэВ и 17МэВ, которые, двигаясь в веществе, в свою очередь, индуцируют гамма-кванты.
Выбор этих фотоядерных реакций в качестве реперных обеспечивает высокую селективность метода обнаружения ВВ и ПН. Дело в том, что при облучении любых других химических элементов гамма-пучком с энергией меньше 100 МэВ не образуется никакие другие изотопы с периодом полураспада в диапазоне от 1 до 100 мс. Если же кратковременно облучить обследуемый объект гамма-пучком с энергией выше пороговых значений E g для данных реакций, то в последующем временном интервале 1 20 мс он откликнется (при наличии в нем достаточной концентрации атомов азота и/или углерода) потоком вторичных частиц от распада изотопов 12 B и 12 N. И если в течение этого промежутка времени включить на регистрацию детектор вторичного излучения, то можно получить высококонтрастный сигнал, свидетельствующий о наличии в образце азота и/или углерода. В противном случае этот поток отсутствует.
Малое время экспозиции, необходимое для обнаружения ВВ и ПН (20 мс), обеспечивает высокое быстродействие метода. Процедуру поиска ВВ и ПН можно повторять с частотой 50Гц, смещая точку облучения исследуемой зоны и осуществляя, таким образом, режим сканирующего обследования. Еще одно преимущество описываемой методики в том что качестве, как зондирующего излучения, так и носителя полезного сигнала, используются гамма-кванты, обладающие высокой проникающей способностью, это позволяет обнаруживать ВВ и ПН в скрывающем веществе на значительной глубине.
Таким образом, фотоядерный метод благодаря малому времени распада образующихся изотопов 12 B и 12 N обеспечивает уникальную возможность с высокой надежностью (~100%) за малый промежуток времени (~20 мс) в режиме сканирующего поиска определять наличие скрытого ВВ и ПН. Точка облучения объекта, из которой был получен сигнал отклика, указывает на координаты ВВ или ПН.
Практическая реализация фотоядерного метода обнаружения ВВ и ПН связана с созданием ядра установки ускорительно-детектирующего комплекса (УДК) с параметрами, удовлетворяющими требованиям, как надежности обнаружения и идентификации этих веществ, так и применимости в натурных условиях в мобильных и стационарных вариантах комплексов контроля и поиска взрывчатки и наркотиков.
Современными источниками гамма излучения высоких энергий являются ускорители электронов. Генерация пучка гамма-квантов осуществляется следующим образом. Выведенный из ускорителя пучок ускоренных электронов направляется на тонкую 1 мм пластину-мишень из тяжелого материала (свинец, вольфрам, платина, тантал и пр.), в которой в результате радиационного торможения возникает узкий пучок гамма-квантов, направление которого совпадает с направлением пучка электронов. Изменяя направление исходного электронного пучка с помощью магнитного поля можно создавать сканирующие пучки гамма-квантов
Рис.1. Ускорительно-детектирующий комплекс.
В общем виде УДК (рис.1) состоит из трех основных узлов: компактного импульсного электронного ускорителя; системы сканирования, конвертора g -квантов и системы контроля положения пучка; быстродействующего детектора вторичного излучения. Выбор типа ускорителя, используемого в качестве источника гамма излучения, имеет принципиальное значение для практического использования метода в стационарных и мобильных установках. При уникальных физических параметрах ускоритель должен быть надежен и обладать приемлемыми весо-габаритными характеристиками и энергопотреблением. Наиболее предпочтительным типом ускорителя для этих целей является специализированный электронный ускоритель разрезной микротрон (РАМ), имеющий ряд преимуществ по сравнению с традиционным линейным ускорителем: больший электронный КПД и соответственно больший ток пучка при заданной мощности СВЧ-питания, меньший продольный размер и высокие электронно-оптические характеристики ускоренного пучка. Впервые в стране ускоритель по схеме разрезного микротрона был реализован в Физическом институте им.П.Н.Лебедева [ , ].
source
Комментариев нет:
Отправить комментарий